单片机垫片分选仪的研制

    1　概述

    在装配制冷压缩机时需根据活塞最大伸出量选择相应的垫片,因此,事先将垫片按其厚度进行分组。若选用通用的电感测微仪,则有如下问题:高精度时测量范围小,零位调节不便,功能单一;由于传感器的固有非线性和电子线路的百线性误差,难以通过电子线路来补偿和修正;而且工人要记住厚度与组号的对应关系,劳动强度大、效率低、误分率高。因此,我们研制了本仪器。它具有以下主要功能:

    (1)自动显示所测垫片的厚度和相应的组号;

    (2)可在25μ、20μ、15μ和10μ四种分档值中任意设定;

    (3)为减小系统误差,可测量并记录数字零位,然后测量时自动减去数字零,避免频繁地调零校准;

    (4)为减小随机误差和非线性误差,采用数字滤波的数字校正技术;

    (5)采用了软、硬件容错和自诊断技术,大大提高了系统的可靠性。

    2　整机工作原理

    图1中,振荡器的输出信号加到测量头中的线圈L1、L2及电位器组成的电感电桥上,此电桥输出电压的大小正比于铁芯的信移量,经交流放大、相敏检波、直流放大和双积分A/D转换芯片MC14433转换为相应的数字量,由CPU进行数字校零、数字滤波以及相应的数据处理,得到垫片的厚度值及与其对应的组号,并显示出来。

    3　本机的数字处理

    模拟信号都必须经A/D转换后才能为单片机接受,干扰作用于模拟信号之后,使A/D转换结果偏离真实值。另外,由于传感器固有的非线性和电子线路产生的非线性,也使测量结果偏离真实值。为此,必须采取数字处理技术。

    干扰信号分周期性和随机性两种,采用双积分型A/D转换方式能有效地抑制50HZ工频干扰。对于非周期性的随机干扰,常采用数字滤波算法处理。本测量属于静态测量,它要求测量精度主要中而实时性要求不高。因此,我们采用去极值平均滤波。因为明显的干扰使采样值远离真实值,我们剔除最大值和最小值,不参加平均值计算,从而使平均滤波的输出值更接近真实值。为了节约内存,一边采样一边处理,程序框图见图2。采样次数取12次,减去最大值和最小值以后,总和除十,对于双字节BCD码,只需右移4位即可。

    以上数字处理技术只能抑制干扰,但不能解决测量电路的非线性问题。我们在精密测量台上,用量块以5μ递增,对整机进行标定,得到一系列校正值,并将它们存放在E-PROM中,每处理一个数据,用查表程序得到实际值,对于五的非整数倍的数据,用插值法求出。因此,保证整个测量范围内的测量精度。